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提升電動車續航力標準 博世啟動碳化矽晶片大規模量產計畫
[SmartAuto 陳念舜 報導]   2021年12月07日 星期二 瀏覽人次: [1280]

自從2021年起因為疫情反覆生變,造成全球車用晶片荒延續至今,交通解決方案則已是目前博世集團(Bosch)旗下最大事業群,並扮演全球汽車科技領導廠商的角色,持續提供客戶整合技術和服務的交通解決方案。其中,有鑑於碳化矽(SiC)半導體具有體積小、效率高、功率密度大的顯著優勢,可顯著提高電動車續航力和充電速度。博世經過多年研發,也已準備於2021年12月開始大規模量產由碳化矽製成的功率半導體,以提供全球各大車廠在越來越多量產車上搭載博世的碳化矽晶片。

未來博世將持續提升碳化矽功率半導體的單位產能,同時著手研發功率密度更高的第二代碳化矽晶片,預計將於2022年大規模投產
未來博世將持續提升碳化矽功率半導體的單位產能,同時著手研發功率密度更高的第二代碳化矽晶片,預計將於2022年大規模投產

經過將碳原子加入用於製造半導體的高純矽晶體結構之後,可讓原材料擁有特殊的物理性質,例如支援更高的切換頻率。且因為碳化矽半導體熱能損耗僅為純矽晶片的一半,使得碳化矽晶片散發的熱量顯著減少,除了可有效節約動力電子設備冷卻成本、減輕電動車自身的重量,以降低整車成本之外;碳化矽晶片對於800V電壓系統也至關重要,得以加快充電速度、提高產品性能,進而提高電動車的續航力。

目前全球對於碳化矽功率半導體的需求量已不斷攀升,根據調研公司Yole預測顯示,從今年直到2025年碳化矽市場每年成長率將達到30%,市場規模超過25億美元,估計當規模達到15億美元時,搭載碳化矽的汽車將佔據市場主導地位。

「碳化矽功率半導體的效率極高,其優勢在電動交通等能源密集型應用中愈發明顯。」博世集團董事會成員Harald Kroeger進一步指出,在電動車動力電子設備領域,相較於使用純矽晶片的電動車,搭載碳化矽晶片的電動車能有效延長單次充電的續航力達到平均可增加6%。

Kroeger認為:「看好碳化矽半導體擁有廣闊的發展前景,博世希望成為全球領先的電動交通碳化矽晶片生產供應商。」博世於兩年前即宣佈將繼續推動碳化矽晶片研發與量產,從而自主開發了極為複雜的製造工藝流程,由內部的半導體專家們充分運用博世長達幾十年的晶片製造專業經驗,並從2021年初開始生產用於客戶驗證所需的碳化矽晶片樣品。

如今,「受惠於電動交通領域的蓬勃發展,博世已獲得數量眾多的碳化矽半導體訂單。」Kroeger表示,為因應日益成長的碳化矽功率半導體需求,未來博世將持續提升碳化矽功率半導體的單位產能達到上億水準,已為此在2021年開始擴建羅伊特林根工廠的1,000平方公尺無塵室;同時著手研發功率密度更高的第二代碳化矽晶片,預計將於2022年大規模投產;2023年底還將新建3,000平方公尺的無塵室,並配備最先進的生產設施。

博世在碳化矽半導體製造工藝上的研發創新也已成為「歐洲共同利益重大項目(IPCEI)」中微電子領域的一部分,獲得德國聯邦經濟和能源部(BMWi)出資支援其研發技術。德國聯邦經濟事務和能源部部長Peter Altmaier表示:「多年來,我們一直協助企業,發展德國半導體製造產業。博世在半導體生產領域的高度創新,不僅強化了歐洲微電子的生態系統,也進一步提高了微電子行業在數位化發展關鍵領域的獨立性。」

未來,博世將成為業界唯一自主生產碳化矽晶片的汽車零件供應商,計畫生產8吋晶圓碳化矽半導體,可望帶來比當前使用6吋晶圓更可觀的規模經濟。Kroeger說:「畢竟,單個晶圓需花費數月時間,方能在無數機器設備中完成上百個工藝步驟,改為大尺寸晶圓能在一次生產週期內製造更多晶片,從而滿足更多客戶的需求。」

同時向全球客戶供應碳化矽功率半導體,產品形式可以是單個晶片,或是得益於更高效能的整體系統設計,而將之內置在動力電子設備,以及電機、變速箱和動力電子設備合為一體的電子軸(e-axle)整體解決方案中,最高效率能達到96%,為動力系統省下更多能耗,進而提高續航力。

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